潘一選煤廠浮選加藥控制系統(tǒng)的自動(dòng)化改造與應(yīng)用

章宏令

(淮南礦業(yè)集團(tuán)選煤分公司 潘一選煤廠，安徽 淮南 232082)

潘一選煤廠浮選加藥控制系統(tǒng)的自動(dòng)化改造與應(yīng)用

章宏令

(淮南礦業(yè)集團(tuán)選煤分公司 潘一選煤廠，安徽 淮南 232082)

為了解決潘一選煤廠浮選系統(tǒng)人工加藥存在的問題，在制定改造方案的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行自動(dòng)化改造。介紹了浮選自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)的控制原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能，并分析了其在該選煤廠的應(yīng)用效果。生產(chǎn)實(shí)踐表明：該系統(tǒng)投入應(yīng)用后，工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低，浮選效果明顯改善；浮選精煤灰分比較穩(wěn)定，浮選精煤產(chǎn)率提高了1.01個(gè)百分點(diǎn)，干煤泥藥劑消耗總量下降了0.13 kg/t，經(jīng)濟(jì)成效顯著。

浮選；自動(dòng)加藥；手動(dòng)加藥；藥劑消耗

潘一選煤廠地處淮南煤田潘謝礦區(qū)，于1986年建成投產(chǎn)，是一座處理能力為5.00 Mt/a的礦井型動(dòng)力煤選煤廠。2011年11月，該選煤廠開始進(jìn)行技術(shù)改造，經(jīng)兩次改造后其成為礦井型煉焦煤選煤廠，洗選能力為5.00 Mt/a，原煤以不脫泥混合給料方式入選，洗選工藝為70～3 mm粒級無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、3～0.25 mm粒級煤泥重介分選、<0.25 mm粒級煤泥浮選、浮選精礦加壓過濾機(jī)脫水、尾礦沉降過濾離心機(jī)與壓濾機(jī)脫水的聯(lián)合工藝。主導(dǎo)產(chǎn)品為2#焦精煤，主要用于生產(chǎn)焦炭。

該選煤廠浮選系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的人工手動(dòng)加藥，主要依靠浮選司機(jī)的經(jīng)驗(yàn)操作。但該方式受人為因素影響較大，往往不能及時(shí)根據(jù)入浮礦漿狀況調(diào)整藥劑，容易造成藥劑浪費(fèi)和浮選精煤損失，浮選精煤指標(biāo)也難以得到保證；此外，工人勞動(dòng)強(qiáng)度較大，生產(chǎn)效率較低，浮選成本較高，嚴(yán)重影響選煤廠經(jīng)濟(jì)效益。為此，2014年10月潘一選煤廠對浮選加藥控制系統(tǒng)進(jìn)行了自動(dòng)化改造。

1 改造方案

目前，浮選系統(tǒng)加藥方式有兩種，第一種是在一次浮選入料泵的入口處集中加藥，第二種是在礦漿預(yù)處理器上方分點(diǎn)加藥。根據(jù)該選煤廠的實(shí)際情況和其他選煤廠的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，第二種加藥方式更合理。在確定加藥方式的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)浮選系統(tǒng)自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)，并安裝相應(yīng)的設(shè)備與儀器。在礦漿入浮總管道上安裝濃度計(jì)，測量入浮礦漿濃度；在每臺礦漿預(yù)處理器入料管道上安裝礦漿流量計(jì)和循環(huán)水流量計(jì)，測量管內(nèi)流體流量；在每臺浮選機(jī)的礦漿預(yù)處理器上安裝兩臺計(jì)量泵，實(shí)現(xiàn)即時(shí)定量加藥。

該系統(tǒng)可根據(jù)每臺浮選機(jī)的入浮礦漿量(以干煤泥計(jì)算)單獨(dú)加藥，調(diào)控精確，且能夠消除入浮煤泥性質(zhì)差異帶來的偏差；加藥點(diǎn)靠近浮選機(jī)，加藥管路較短，系統(tǒng)靈敏度高，有利于消除控制系統(tǒng)的滯后性；可以計(jì)算出每臺浮選機(jī)的入浮礦漿流量和濃度，生產(chǎn)數(shù)據(jù)全面，有助于總結(jié)分析生產(chǎn)工藝和崗位司機(jī)操作。

2 浮選自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)

浮選自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)是通過檢測浮選機(jī)的入浮礦漿濃度與流量，并計(jì)算出干煤泥量，進(jìn)而建立浮選藥劑添加量與干煤泥量、入浮礦漿濃度關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，通過流量計(jì)和濃度計(jì)對所需數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，以控制核心PLC對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)時(shí)跟蹤入浮礦漿濃度和流量變化，及時(shí)調(diào)整浮選藥劑添加量的生產(chǎn)過程自動(dòng)控制系統(tǒng)[1]。

2.1 控制原理

浮選自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，即浮選藥劑添加量由入浮礦漿量、噸煤藥耗量等參數(shù)決定[2-3]，藥劑添加量與各參數(shù)的關(guān)系可表達(dá)為：

Q0i=K1×m+K0i，

(1)

式中：Q0i為藥劑添加量，i=1、2，L/h；K1為干煤泥藥耗量，L/t；m為干煤泥量，t/h；K0i為修正值，i=1、2，L/h。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于每臺浮選機(jī)的工況和入浮礦漿的性質(zhì)不同，其藥劑添加量也存在差異，通過修正值可以對藥劑添加量進(jìn)行微調(diào)，以達(dá)到滿足生產(chǎn)要求的目的。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

潘一選煤廠浮選自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，該系統(tǒng)主要由PLC模塊、觸摸屏、計(jì)量泵、濃度計(jì)、電磁流量計(jì)等組成。其中一臺濃度計(jì)安裝在一次浮選機(jī)的DN600入料管道上，10臺電磁流量計(jì)分別安裝在5臺礦漿預(yù)處理器的礦漿入料管和循環(huán)水管上。利用檢測到的入浮礦漿濃度和流量數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出每臺浮選機(jī)的入浮礦漿中所含的干煤泥量。

圖1 潘一選煤廠浮選自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

為了避免藥劑罐內(nèi)液面變化對計(jì)量泵輸出流量的影響和管路虹吸現(xiàn)象，在管道上安裝了背壓閥；同時(shí)在管道上加裝了脈沖阻尼器，以穩(wěn)定流體壓力和流量，消除管道振動(dòng)現(xiàn)象，確保背壓閥正常工作。計(jì)量泵安裝圖如圖2所示。

圖2 計(jì)量泵安裝示意圖

2.3 系統(tǒng)功能

潘一選煤廠浮選自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)工作流程如圖3所示。

圖3 浮選自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)工作流程圖

(1)測量與控制功能。PLC通過檢測儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過以太網(wǎng)與觸摸屏進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)經(jīng)CPU計(jì)算與處理后，通過輸出模塊輸出控制信號并驅(qū)動(dòng)計(jì)量泵工作。該系統(tǒng)不但能夠?qū)崟r(shí)跟蹤入浮礦漿中的干煤量，而且能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)計(jì)量泵的流量；其控制方式有兩種，分別為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，浮選司機(jī)可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況選擇。

(2)操作、顯示、記錄功能。這些均是基于觸摸屏的人/機(jī)交互界面的功能，包括實(shí)時(shí)顯示浮選系統(tǒng)工藝流程和動(dòng)態(tài)參數(shù)(包括實(shí)時(shí)趨勢圖和歷史趨勢圖)、自動(dòng)/手動(dòng)控制方式選擇、計(jì)量泵遠(yuǎn)程啟停、工藝參數(shù)設(shè)置、歷史記錄查詢、累積量顯示(包括日累積和月累積)等。

3 應(yīng)用效果

2014年11月潘一選煤廠浮選自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)正式投入使用，在系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定后，于2014年12月23—25日對4011#一次浮選機(jī)進(jìn)行了單機(jī)試驗(yàn)。不同加藥方式時(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比結(jié)果如表1所示。

表1 不同加藥方式時(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比結(jié)果

由表1、表2可知：采用自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)后，浮選精煤灰分比較穩(wěn)定，在11.06%～12.29%之間；浮選精煤產(chǎn)率由64.14%提高至65.15%，提高1.01個(gè)百分點(diǎn)；干煤泥藥劑消耗總量下降0.122 kg/t，浮選生產(chǎn)成本降低。

潘一選煤廠月綜合數(shù)據(jù)顯示：2014年1—10月，干煤泥的捕收劑、起泡劑消耗量分別為0.88、0.55 kg/t，藥劑消耗總量為1.43 kg/t；11月干煤泥的捕收劑、起泡劑消耗量分別為0.73、0.57 kg/t，藥劑消耗總量為1.30 kg/t。由此可見，該系統(tǒng)投入使用后，干煤泥藥劑消耗總量下降0.13 kg/t。按照煤泥入浮量為原煤入選量的18%、藥劑價(jià)格為1.08萬元/t計(jì)算，每年可節(jié)約藥劑成本151萬元。

4 結(jié)語

浮選自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)在該選煤廠應(yīng)用后，運(yùn)行可靠，控制精度較高，不但使浮選工藝指標(biāo)得到改善，商品煤質(zhì)量穩(wěn)定，而且使工人勞動(dòng)強(qiáng)度下降，浮選藥劑消耗量降低，帶來了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] J.S.拉斯科夫斯基，郭秀平，李長根.煤的浮選及其未來[J].國外金屬礦選礦,2007，44(2)：18-23.

[2] 張 嘉.煤泥浮選裝置加藥專家系統(tǒng)及浮選參數(shù)測量研究[D].太原：太原理工大學(xué)，2010.

[3] 李海波，柴天佑，岳 恒.浮選過程自動(dòng)控制系統(tǒng)[J].控制工程,2013，20(5)：796-799.

Application of the renovated automatic flotation reagent dosing control system at Panyi coal preparation plant

ZHANG Hong-ling

(Panyi Coal Preparation Plant, Huainan Mining Group Coal Preparation Branch, Huainan, Anhui 232082, China)

In order to solve the problems encountered by the plant in the use of artificial flotation reagent dosing system, work is made on its transformation into an automatically-operated version, on the basis of the well-conceived renovation scheme. Following a description of the working principle, structural design and functions of the automated dosing control system, an analysis is made in the paper of the results obtained through the application of the system. Practice indicates that the use of the system has led to reduced labor intensity, noticeably improved flotation performance, higher stability of flotation concentrate ash, an increase of the yield of flotation concentration by 1.01 percentage points, and a drop of consumption reagent by 0.13 kg/t(dry fine coal), bringing in, therefore, remarkable economic benefit for the plant.

froth flotation; automatic dosing of flotation reagents; hand dosing of reagents; consumption of reagents

1001-3571(2016)01-0084-03

TD948.9

B

2016-01-27

10.16447/j.cnki.cpt.2016.01.022

章宏令(1985—)，男，安徽省廬江縣人，工程師，工學(xué)碩士，從事選煤廠機(jī)電設(shè)備管理工作。

E-mail：zhanghongling10@163.com Tel：0554-7632757